‫עקרונות מנוע סילון‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנוע סילון‬ ‫• סוגי מנועי סילון‬ ‫בתעופה האזרחית והצבאית קיימים מספר סוגי מנועי סילון‪.‬‬ ‫אנו נדון בשלושה סוגים עיקריים‪:‬‬ ‫‪ ‬טורבו סילון‬ ‫‪ ‬טורבו‪-‬מניפה‬ ‫‪ ‬טורבו‪-‬פרופ‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנוע סילון‬ ‫• מנוע טורבו‪-‬מניפה‬ ‫עקרון פעולה‬ ‫מנוע הטורבו‪-‬מניפה (אשר במקור נקרא מנוע מעקף‪-‬טורבו‪-‬‬ ‫סילון) הוא למעשה מנוע סילון רגיל אשר בו‪ ,‬בקצה הקדמי‬ ‫של מדחס לחץ נמוך (‪ )N1‬נמצאת מניפה גדולה בקדמת‬ ‫המנוע הדוחסת אוויר לליבת המנוע‪.‬‬ ‫ההבדל העיקרי בין מנוע טורבו‪-‬מניפה למנוע טורבו‪-‬סילון הוא‬ ‫שרק חלק מהאוויר נכנס לתא השריפה ונשרף‪ ,‬בעוד חלק‬ ‫אחר "עוקף" (ומכאן שמו הישן של המנוע) את תא השריפה‬ ‫מבחוץ ונפלט יחד עם גזי הפליטה מצינור הפליטה‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנוע סילון‬ ‫• יחס עקיפה ‪ -‬היחס בין כמות האוויר הנכנסת דרך הכונס‬ ‫לבין כמות האוויר הנכנסת לליבת המנוע‪.‬‬ ‫יחס זה הנו פרמטר חשוב במנועי טורבו‪-‬מניפה; ככל שיחס‬ ‫העקיפה גדול יותר כך גדלה יעילותו של המנוע‪.‬‬ ‫במנועי המניפה הראשונים‪ ,‬יחס העקיפה עמד על פחות מ‪1-‬‬ ‫(כלומר יותר אוויר נשרף מאשר עוקף)‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנוע סילון‬ ‫יחס עקיפה (המשך)‬ ‫היום‪ ,‬כל מנועי ה"פה הגדול" של מטוסי הסילון האזרחיים הם‬ ‫מנועים בעלי יחס עקיפה גבוה אשר בדרך כלל עומד על ‪3‬‬ ‫(כמות האוויר העוקף גדולה פי ‪ 3‬מכמות האוויר הנשרף)‪,‬‬ ‫מכאן שכ‪ 70%-‬מהאוויר הנכנס למנוע עובר דרך תעלת‬ ‫הזרימה העוקפת וכ‪ 30%-‬מהאוויר הנכנס למנוע עובר דרך‬ ‫פנים המנוע‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנוע סילון‬ ‫• תיאור מנוע טורבו‪-‬פרופ בסיסי‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫מנועי טורבו‪-‬פרופ‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫מנוע טורבו‪-‬פרופ טורבינה‬ ‫חופשית‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫• נחשול‬ ‫על מנת להסביר את תופעת הנחשול נגדיר קודם מספר מושגים‪.‬‬ ‫‪ ‬מהירות הקול ‪ -‬מהירות הקול אינה קבועה (להבדיל ממהירות‬ ‫האור) ולמעשה תלויה בטמפרטורה‪.‬‬ ‫לשם כך אנו מגדירים מספר מאך‬ ‫מהירות‪M= V -‬‬ ‫מהירות הקול ‪C‬‬ ‫באותו גובה‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫‪‬מאך קריטי ‪ -‬המהירות בה נקודה כלשהי על הפרופיל‬ ‫מגיעה למהירות הקול‪ .‬ברוב הפרופלורים המאך הקריטי הוא‬ ‫‪.0.85‬‬ ‫‪ ‬זווית התקפה ‪ -‬כמו בהגדרה הקלאסית זו הזווית בין מיתר‬ ‫הפרופיל לזרימה היחסית אולם על הלהב פועלות שתי‬ ‫זרימות; זרימת הסיבוב וזרימת האוויר‪.‬‬ ‫הזרימה היחסית היא השקול‬ ‫ביניהם (היתר במשולש ישר זווית)‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫כאשר זווית ההתקפה גבוהה מעל לזווית ההזדקרות‪ ,‬נקבל‬ ‫נחשול‪ ,‬כלומר הזדקרות המדחס‪.‬‬ ‫חלקו האחורי של המדחס אינו מגיע ליעילותו המרבית אלא רק‬ ‫במהירות סל"ד גבוהה ואילו חלקו הקדמי יעיל כבר‬ ‫מההתחלה (בסל"ד נמוך)‪.‬‬ ‫מהירות הקול בחלקו האחורי של המדחס גבוהה ממהירות הקול‬ ‫בחלקו הקדמי‪ .‬כלומר‪ ,‬נוצר מעין "פקק" אוויר בלחץ באמצע‬ ‫המדחס המונע מהאוויר להתקדם לאורכו בעיקר בסל"ד‬ ‫נמוך‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫הטמפרטורה בקצה האחורי של המדחס גבוהה מזו שבחלק‬ ‫הקדמי ולכן עולה בו מהירות הקול‪.‬‬ ‫‪ ‬הזדקרות ‪ -‬דרגה דחיסה אחת מזדקרת‪.‬‬ ‫‪ ‬נחשול ‪ -‬הזדקרות במספר דרגות או לכל המדחס‪.‬‬ ‫נחשול מתחיל תמיד מחלקו האחורי של המדחס לעבר חלקו‬ ‫הקדמי‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫להזדקרות מספר סיבות‪:‬‬ ‫‪ ‬סל"ד נמוך‬ ‫‪ ‬רוח צולבת‬ ‫‪ ‬תמרונים חריפים‬ ‫‪ ‬נזק בלהבי המדחס‬ ‫‪ ‬יחס דחיסה גבוה מדי (הרבה דרגות)‬ ‫‪ ‬חסימת הכונס‬ ‫‪ ‬האטה או החשה מהירים מדי (משנים את רכיב הסל"ד)‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫נחשול עלול להיגרם גם במנועים בהם קיימים תריסי פליטה‬ ‫בצינור הפליטה‪ .‬כאשר אלו סגורים מדי הלחץ מאחורי‬ ‫המדחס יגרום לעצירת זרימת האוויר במדחס‪.‬‬ ‫כל הסיבות הללו עלולות לגרום להקטנת הווקטור הצירי או‬ ‫הסיבובי ולשינוי זווית ההתקפה עד לקבלת הזדקרות‪.‬‬ ‫הואיל ותופעת ההזדקרות קיימת בעיקר במדחסים ציריים‬ ‫קיימות מספר שיטות למניעתם‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫‪ - INLET GUIDE VANES I.G.V ‬להבי הכוונה מתכוונים‬ ‫בכניסה למדחס הדואגים לכוון את הזרימה בצורה שלא‬ ‫תגרום להזדקרות (הקטנת הווקטור הצירי)‪.‬‬ ‫‪ ‬שסתומי פריקה ‪ - BLEED VALVES‬אלו שסתומים‬ ‫הפורקים אוויר‪ ,‬בערך באמצע המדחס‪ ,‬למניעת נחשול‪.‬‬ ‫שסתומים אלה משחררים החוצה אוויר ומאפשרים לחלקו‬ ‫האחורי של המדחס להעביר את כל האוויר‪ .‬שסתומי הפריקה‬ ‫מפוקחים אוטומטית ופתוחים בסל"ד נמוך ונסגרים בסל"ד‬ ‫גבוה‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫• שימו לב שנקודת פעולת שסתומי השחרור תלויה בטמפרטורה‪.‬‬ ‫ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר הם יסגרו מאוחר יותר‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫‪‬מדחס מפוצל ‪ -TWIN SPOOL -‬על מנת לקבל יחס‬ ‫דחיסה גבוה אנו נדרשים להרבה דרגות מדחס אולם מאידך‬ ‫ריבוי דרגות עלול לגרום לתופעת הנחשול‪ .‬אחת השיטות‬ ‫המקובלות כיום היא לבנות את המדחס משני חלקים‪.‬‬ ‫החלק הקדמי ‪ -‬מדחס לחץ נמוך או ‪ N1‬מסתובב לאט יותר‬ ‫מהחלק האחורי‪.‬‬ ‫החלק האחורי ‪ -‬מדחס לחץ גבוה או ‪ N2‬מסתובב מהר יותר‬ ‫מהחלק הקדמי‪.‬‬ ‫שינוי המהירות של שני המדחסים מתקבל עקב מיקום‬ ‫הטורבינות כפי שנראה באיור הבא‪.‬‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬ ‫עקרונות מנועי סילון‬ ‫"אנימוס" חברה לפיתוח ויישום‬ ‫מערכות הדרכה בע"מ‬